DE974984C - Lichtelektrisches Verfahren und Geraet zur Pruefung der Abbildungsguete optischer Linsensysteme - Google Patents

Lichtelektrisches Verfahren und Geraet zur Pruefung der Abbildungsguete optischer Linsensysteme

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DE974984C
DE974984C DEB13689A DEB0013689A DE974984C DE 974984 C DE974984 C DE 974984C DE B13689 A DEB13689 A DE B13689A DE B0013689 A DEB0013689 A DE B0013689A DE 974984 C DE974984 C DE 974984C
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photoelectric
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DEB13689A
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Inventor
Hans Dr Bender
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Carl Zeiss SMT GmbH
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Carl Zeiss SMT GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Description

  • Lichtelektrisches Verfahren und Gerät zur Prüfung der Abbildungsgüte optischer Linsensysteme Die Erfindung bezieht sich auf ein lichtelektrisches Verfahren zur Prüfung der Abbildungsgüte von optischen Linsensystemen, insbesondere von Photoobj ektiven.
  • Bekanntlich wird die Abbildungsgüte photographischer Objektive durch die Messung ihres Auflösungsvermögens bestimmt. Dies geschieht z. B. in der Weise, daß mit dem zu prüfenden Objektiv in einer besonderen Prüfkamera ein geeignetes Testobjekt photographiert wird. Als solches findet eine S chwarz-Weiß-S trichzeichnung Verwendung, die Details verschiedenster Größe enthält. In der Photographie dieses Testobjektes mißt man im Mikroskop das kleinste, gerade noch auflösbare Detail und erhält damit das Auflösungsvermögen des untersuchten Objektivs. Je kleiner das aufgelöste Detail ist, um so größer ist das Auflösungsvermögen und um so besser ist die Abbildungsqualität des Prüflings. Der Prüfvorgang in dieser Art umfaßt das Einlegen einer Photoplatte in die Kassette der Prüfkamera in der Dunkelkammer, das Einlegen der geladenen Kassette in die Prüfkamera, das Einsetzen des Objektivs in die Prüfkamera, die Aufnahme, deren Entwicklung und Fixierung unter streng einzuhaltenden Normalbedingungen, das Wässern und Trocknen der Aufnahme, ferner ihre mikroskopische Auswertung und die Registrie rung des Prüfergebnisses in einer Karteikarte. Die Prüfung läßt sich also mühelos als eine Aneinanderreihung von etwa zehn Arbeitsgängen beschreiben.
  • Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Prüfvorgang eine große Reihe von Arbeitsgängen umfaßt und durch seinen Zeit- und Materialaufwand erhebliche Kosten verursacht.
  • Es ist auch bereits ein lichtelektrisches Verfahren bekannt, bei dem das Mikroskop durch eine Abtastvorrichtung ersetzt wird, wobei eine vor einem Kollimatorspalt bewegte Schwingblende mittels des zu untersuchenden optischen Linsensystems auf der Photokathode einer Photoverstärkeranordnung abgebildet und in einem Oszillographen sichtbar gemacht wird. Der angezeigte Intensitätsverlauf des Photostromes ergibt ein Maß für das Auflösungsvermögen des Linsensystems. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß die Größe der Schwingblende jeweils der Größe des zu zerlegenden Obj ektbildes angepaßt werden muß.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Gegensatz zu den bekannten Verfahren bei der Prüfung der Abbildungsgüte optischer Linsensysteme ein unmittelbares objektives Maß für das Auflösungsvermögen zu finden. Die Erfindung betrifft ein lichtelektrisches Verfahren, bei dem ein Testobj ekt durch das zu prüfende optische Linsensystem abgebildet wird, eine Abtastvofrichtung die Helligkeitsverteilung des Bildes des Testobj ektes einem lichtelektrischen Empfangsgerät zuführt und die entstehenden lichtelektrischen Ströme oder Spannungen nach entsprechender Verstärkung in einem Meßgerät in der Weise sichtbar gemacht werden. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines an sich bekannten Gitters od. dgl. mit veränderlicher Gitterkonstante als Testobj ekt die Gitterkonstante so lange verkleinert wird, bis das Meßgerät beim Wechsel zwischen den Bildern der durchlässigen und undurchlässigen Teile des Gitters keine Strom- oder Spannungsschwankungen mehr anzeigt. Da durch den Einfluß der Abbildungsfehler des Prüflings mit abnehmender Gitterkonstante, die diesen entsprechenden Helligkeitsschwankungen immer geringer werden, kann aus der Größe der elektrischen Meßwerte das Auflösungsvermögen des Prüflings bestimmt werden. Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, welche Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darstellt. Fig. 1 zeigt schematisch den beispielsweisen Aufbau des Prüfgerätes. Ein Testobjekt 1, das aus regelmäßig angeordneten Schwarz-Weiß-Gitte;rstrichen besteht, wird durch das zu prüfende Linsensystem 2 abgebildet, und am Bildort 3 wird eine Abtastvorrichtung 4 relativ zum Bilde so bewegt, daß zeitlich nacheinander die den hellen und dunklen Bildteilen entsprechenden Lichtwerte durch die Abtastvorrichtung 4 hindurch auf ein lichtelektrisches Ele ment 5 fallen. Die dadurch hervorgerufenen Lichtschwankungen verwandelt das lichtelektrische Element in verhältnisgleiche elektrische Spannungen.
  • Führt man diese Spannungen über einen Verstärker 6 in bekannter Weise einem Wechselstromoder, unter Verwendung eines Gleichrichters, einem Gleichstromvoltmeter 7 zu, so ist deren Zeigerausschlag den Lichtschwankungen proportional. Benutzt man an Stelle eines Voltmeters einen Kathodenstrahloszillographen, so sieht man als Oszillogramm ein der Helligkeitsverteilung am Abtastorgan ähnliches Bild. Die Kurvenamplituden des Schirmbildes sind den Lichtschwankungen am Spalt proportional. Läßt man jetzt in dem Testobjekt die Abstände der Gitterstriche immer kleiner werden, so wird durch die Auswirkung der Abbildungsfehler des Linsensystems der Kontrast in den Bildteilen immer kleiner. Die Fig. 2 a bis 2 d zeigen beispielsweise die sich ergebenden Oszillogramme, und zwar zeigt Fig. 2 a das Oszillogramm der Helligkeitsverteilung bei fehlerfreier Abbildung des Linsensystems, Fig. 2b den Einfluß des Abibildungsfehlers bei Abbildung eines Strichgitters mit weit auseinanderliegenden Gitterstrichen und die Fig. 2c und 2d die gleichen Oszillogramme bei zusammengerückten Gitterstrichen.
  • Je mehr die Gitterstriche zusammenrücken, um so mehr erscheint an Stelle einer sauberen Schwarz-Weiß-Strichfolge ein mehr oder weniger verwaschenes Bild, das schließlich bei einer bestimmten Detailgröße in eine gleichmäßig graue Fläche übergeht. Diese Detailgröße ist dann gerade nicht mehr aufgelöst und bestimmt die Größe des Auflösungsvermögens. In denn Maße, wie die Helligkeitsunterschiede im Bild zurückgehen, werden. die Ausschläge der obengenannten elektrischen Meßwertgeber immer kleiner und gehen bei Erreichen der Auflösungsgrenze auf Null zurück. Umgekehrt ausgedrückt zeigt also der Zeigerausschlag Null an, daß in diesem Augenblick eine Detailgröße auf die Abtastvorrichtung abgebildet wird, die der Auflösungsgrenze des Prüflings gerade entspricht.
  • Das Meßverfahren stellt somit eine Nullmethode dar, bei der es nicht auf Einhaltung bestimmter konstanter Helligkeitswerte im Beleuchtungsstrahlengang oder auf Einhalten eines konstanten Verstärkungsgrades der elektrischen Verstärkerapparatur ankommt. Mit Rücksicht darauf, daß ein photographisches Objektiv für den spektralen Empfindlichkeitsbereich der Photoplatte korrigiert ist, muß dafür Sorge getragen werden, daß bei der lichtelektrischen Prüfung der gleiche Spektralbereich benutzt wird. Man erreicht dies bis zu einem gewissen Grade bereits durch die Wahl eines geeigneten Kathodenmaterials der Photozelle. Die restliche Anpassung wird dadurch erzielt, daß man in den Strahlengang ein geeignet gefärbtes Lichtfilter einschaltet.
  • Die für das Prüfverfahren erforderliche Relativbewegung zwischen dem Bilde des Testobjektes und der Abtastvorrichtung läßt sich auf zwei Wegen erreichen, nämlich entweder durch optische oder mechanische Bewegung des Testobjektes oder dadurch, daß man die Abtastvorrichtung im Bildfeld bewegt. Wählt man ein rotationssymmetrisches Testobjekt gemäß den Fig. 3 und 4, so muß man dieses um seinen Mittelpunkt drehen lassen. Fig. 3 zeigt den bekannten Teststern, bei dem die Detailgrößen linear mit dem Abstand vom Sternmittelpunkt anwachsen. Die vom Sterumittelpunkt ausgehenden schwarzen und weißen Sektoren g und 10 sind in bestimmter Entfernung vom Mittelpunkt gleich breit und haben bei der gebräuchlichsten Ausführung eine Winkelöffnung von 50. Das Testobjekt der Fig. 4 soll als Stufenstern ii bezeichnet werden. Die Detailgrößen sind auch hier rotationssymmetrisch angeordnet, sie wachsen aber nicht stetig mit dem Radius an, sondern sind auf Ringzonen 12 gleicher Breite konstant. Im Gegensatz zu dem normalen Teststern 8 sind hier die großen Details in der Nähe des Zentrums der Figur zu finden, während nach dem Rande zu immer kleinere auftauchen. Die Abtastvorrichtung in der Bildebene besteht dann aus einem festen Spalt, dessen Länge mindestens so groß ist wie der Durchmesser des Sternbildchens. Die Spaltbreite muß kleiner sein als das kleinste, mit dem Prüfling 2 noch auflösbare Detail. Um verschiedene Detailgrößen l,e quem nacheinander anwenden zu können, wird man zweckmäßig, wie in Fig. 5 dargestellt, den Teststern 8 bis auf einen radialen Spalt 14 abdecken, dessen Breite größer sein muß als das größte, am Rande des Sterns befindliche Testdetail. Dieser Spalt seinerseits wird durch eine bewegliche Abdeckvorrichtung 15 bis auf eine, die jeweils interessierende, Ringzone abgedeckt. Man beginnt dann die Untersuchung des Prüflings mit der Spaltzone am Rande des Sterns und bewegt die Zonenöffnung I6 im Spalt so lange nach dem Sternmittelpunkt, bis der Ausschlag des elektrischen Anzeigegerätes Null geworden ist. Die dann gerade eingestellte Spaltbreite enthält die Detailgröße, die der Auflösungsgrenze des Prüflings entspricht.
  • Eine andere, geeignete Ausführung des Testobjekts erhält man dadurch, daß man auf einem bewegten Film I7 ein Schwarz-Weiß-Gitter anbringt.
  • Die Gitterstriche stehen senkrecht zur Laufrichtung des Filmes. Die Gitterkonstante ändert sich entweder sehr langsam kontinuierlich oder aber, wie in Fig. 6 dargestellt, in Stufen, die jeweils über eine bestimmte Filmlänge konstant sind.
  • Diese Länge ergibt sich dann aus der Einstell- und Ablesezeit des benutzten elektrischen Anzeigegerätes sowie aus der Filmgeschwindigkeit. Auch hierbei ist der Augenblick, in dem der Ausschlag des elektrischen Meßinstrumentes Null wird, das Anzeichen dafür, daß die gerade benutzte Gitterkonstante dem Auflösungsvermögen des Prüflings entspricht.
  • Im Falle der Untersuchung optischer Linsensysteme mit sehr langen Brennweiten läßt sich die Relativbewegung zwischen Testfigurbild und Abtastvorrichtung einfach auch dadurch erzeugen, daß bei feststehendem Testobjekt die Abtastvorrichtung in der Bildfeldebene bewegt wird. Die Bewegung wird dadurch erzeugt, daß man die Spaltanordnung auf eine geeignet bewegliche Vorrichtung setzt. Diese T,ösung bietet die Möglichkeit einer kleinen, bequem zu handhabenden Apparatur, und es sind Verhältnisse denkbar, bei denen diese Möglichkeit der Realisierung der Relativbewegung gegenüber den zuerst genannten Vorzüge bietet.
  • Es sei nur an die Prüfung extrem langer Brennweiten erinnert.
  • Soll das Auflösungsvermögen nicht nur in der Bildfeldmitte, sondern auch an den außeraxialen Stellen gemessen werden, so wird das Testobjekt entweder entsprechend häufig an den geeigneten Stellen der Objektebene angebracht, oder aber ein einziges Testobjekt I wird über eine Ablenkvorrichtung 19, beispielsweise einen Spiegel oder ein Prisma, gemäß Fig. 7 nacheinander in den gc wünschten Winkelstellungen in das Objektiv 2 hineinprojiziert. Natürlich befindet sich an jeder Stelle des Bildfeldes 3, an der das Auflösungsvermögen bestimmt werden soll, eine Abtastvorrichtung 4. In einem außeraxialen Bildfeldpunkt muß das Auflösungsvermögen im allgemeinen in zwei Richtungen, der sagittalen und der tangentialen bestimmt werden. Um dies einfach ausführen zu können, bringt man in der Bildfeldebene 20 an jeder Meßstelle statt eines Spaltes jeweils zwei gekreuzte Spalte 21 an (Fig. 8), wobei der eine zweckmäßig in radialer, der andere in tangentialer Richtung im Bildfeld 20 liegt. Der Spalt 22 entspricht dem Meßpunkt auf der optischen Achse und ist daher nur als einfacher Spalt ausgeführt. Bei Verwendung des Teststerns 8 wird dieser bis auf zwei senkrecht aufelnanderstellende Spalte abgedeckt und diese beiden Spalte, die denen in der Bildfeldebene optisch zugeordnet sind, werden nacheinander zur Bestimmung des Auflösungsvermögens in sagittal er und tangentialer Richtung in der oben heschriebenen Weise benutzt. Benutzt man die zweite oben beschriebene Art des Testobjektes I, SO hat man an jeder Meßstelle der Objektebene den Testfilm nacheinander in zwei zueinander senkrechten Richtungen anlaufen zu lassen.
  • Die Benutzung des Teststerns 8 liefert zweifellos den einfacheren mechanischen Aufbau. Dabei ist aber zu bedenken, daß die Ringspaltzonen I6 relativ klein sein müssen, wenn die Detailgrößen einen gut definierten Wert haben sollen. Es ergibt sich dadurch eine recht lichtschwache Anordnung.
  • Sind dagegen die Testdetails in Form gerader Gitterstäbe auf einen Film angebracht, so kann die Höhe der Gitterstäbe sehr viel größer gemacht werden. Dadurch wird der auf die Zelle fallende Lichtstrom aber auch sehr viel größer als bei Benutzung des Teststerns. Diese letztere Methode eignet sich also besonders gut zur Untersuchung von Objektiven mit kleiner Öffnung.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Lichtelektrisches Verfahren zur Prüfung der Abbildungsgüte optischer Linsensysteme, bei dem ein Testobjekt durch das zu prüfende optische Linsensystem abgebildet wird, eine Abtastvorrichtung die Helligkeitsverteilung des Bildes des Testobjektes einem lichtelektrischen Empfangsgerät zuführt und die entstehenden elektrischen Ströme oder Spannungen nach entsprechender Verstärkung in einem Meßgerät sichtbar gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines an sich bekannten Gitters od. dgl. mit veränderlicher Gitterkonstante als Testobjekt die Gitterkonstante so lange verkleinert wird, bis das Meßgerät beim Wechsel zwischen den Bildern der durchlässigen und undurchlässigen Teile des Gitters keine Strom- oder Spannungsschwankungen mehr anzeigt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das als Strichgitter ausgebildete Testobjekt gegenüber der Abtastvorrichtung sowie dem lichtelektrischen Empfangsgerät eine Relativbewegung in Richtung senkrecht zu den Gitterstreifen ausführt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das ein Radialgitter aus abwechselnd schwarzen und weißen Sektoren bildende Testobjekt gegenüber der Abtastvorrichtung einer Drehbewegung unterworfen wird und der Spalt der Abtastvorrichtung in radialer Richtung zur Drehachse des Gitters zwecks Änderung der Gitterkonstanten verschiebbar ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung aus zwei in Richtung der Gitterstriche und senkrecht dazu getrennt voneinander verstellbaren Spaltblenden besteht.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 966986; Journal of the Optical Society of America, 37, I947, Nr. 6; Nr. g; Photo-Technik und -Wirtschaft, I, 1950, Heft I; Photo - Kinotechnik, 4, I950, Heft 5.
DEB13689A 1951-02-10 1951-02-10 Lichtelektrisches Verfahren und Geraet zur Pruefung der Abbildungsguete optischer Linsensysteme Expired DE974984C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1299134B (de) * 1961-12-20 1969-07-10 Agfa Gevaert Ag Vorrichtung zur Scharfeinstellung und Qualitaetspruefung von Objektiven

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR966986A (fr) * 1948-05-24 1950-10-23 Alais & Froges & Camarque Cie Spectrographe à prisme

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR966986A (fr) * 1948-05-24 1950-10-23 Alais & Froges & Camarque Cie Spectrographe à prisme

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1299134B (de) * 1961-12-20 1969-07-10 Agfa Gevaert Ag Vorrichtung zur Scharfeinstellung und Qualitaetspruefung von Objektiven

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